Учительська світлиця

Урок-гра «Фізика на кухні: смачний сніданок»

Тема: Теплові явища 1

Мета: узагальнити знання з теми «Теплові явища. Частина І. Температура. Внутрішня енергія. Теплопередача», приведення одиничних знань у систему.

Очікувані результати: учні повинні знати про теплові явища, внутрішню енергію, теплопередачу та її види, застосовувати отримані знання під час аналізу різних фізичних явищ та розв’язування задач різного типу.

Тип уроку: узагальнення та систематизація знань.

Наочність та обладнання: підручник, мультимедійне обладнання, комп’ютерна презентація, «листочки» для рефлексії «Дерево знань»; дві однакові склянки білого та чорного кольору (або дві однакові склянки, обклеєні зовні папером білого та чорного кольору), пластилін, дві невеликі кнопки, дві однакові свічки невеликого розміру, сірники.

Форма проведення: урок-гра.

Хід уроку

Спробуй пар не випускати —
І чайник може бомбою стати.

В. Марков

Радість бачити і розуміти —
є найпрекрасніший дар природи.

А. Ейнштейн

І. Організаційний етап

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

Учитель оголошує слова Ейнштейна як епіграф уроку. 2

Учитель пропонує учням створити «кущ» асоціацій з ключовим словосполученням «Фізика на кухні». Проаналізувавши його, повідомляє, що природа, побут, техніка і все те, що нас оточує і в нас самих відбувається, підпорядковане законам фізики. Квартира — справжня фізична лабораторія, в якій людина повинна бути активним спостерігачем, здатним хоча б наближено пояснити спостережувані їм фізичні явища.

Сучасний домашній побут виключно багатий проявом різноманітних фізичних явищ з різних областей фізики. У нашому повсякденному житті ми не знайдемо іншого такого місця, де відбувалося б стільки дивного і загадкового, як в кухні. 3

Саме на кухні ми змішуємо, нагріваємо, охолоджуємо, заморожуємо, розморожуємо, а буває, що і спалюємо всілякі види органічної і неорганічної сировини. На уроці ми спробуємо, узагальнюючи знання з теми «Температура. Внутрішня енергія. Теплопередача», пояснити деякі теплові явища та процеси, які ми спостерігаємо на кухні.

IІІ. Узагальнення та систематизація знань

Метод «Ключові слова»

Учитель пропонує учням ознайомитися з ключовими словами теми «Температура. Внутрішня енергія. Теплопередача»: фізичні явища, фізичні величини, прилади: температура, термометр, теплова рівновага, теплове розширення, внутрішня енергія, теплопередача, теплопровідність, конвекція, випромінювання, кількість теплоти, питома теплоємність речовини. 4

Учні наводять означення перелічених понять.

ІV. Узагальнення та систематизація навичок

Учитель пропонує обговорити теплові фізичні явища, процеси, закономірності, які ми спостерігаємо на кухні.

І. Інтер’єр кухні

Запитання до учнів 5–11

1. В інтер’єрі кухні ми бачимо батареї центрального опалення та кондиціонер. Чому батареї встановлюють під вікнами, а кондиціонер — під стелею?

(Відповідь: батареї центрального опалення прогрівають повітря в приміщенні кухні, а кондиціонери — це пристрої для охолоджування повітря, яке заповнює кухню. Як відомо, внаслідок конвекції тепле повітря піднімається вгору, а холодне опускається вниз. Саме цим і пояснюється місце розташування батареї та кондиціонера.)

2. Обгрунтуйте призначення встановлених у кухні сучасних вікон зі склопакетами. (Відповідь: склопакет — конструкція із двох або більше шибок, з’єднаних між собою у такому порядку: шибка — повітряна камера — шибка — і т. д. Між листами скла найчастіше перебуває повітря, однак всередину склопакета можуть бути закачані інші гази — аргон, криптон, ксенон, їхні суміші та інші. Склопакет призначений підвищенню такої якості вікна, як опір теплопередачі, оскільки повітря та деякі інші гази погано пропускають тепло.)

3. Як відомо, повітря має погану теплопровідність. Чому ж в такому випадку відстань між шибками у склопакетах дуже мала (6–20 мм)?Чи не впливає це на погіршення теплоізоляційні властивості вікон? (Відповідь: більшу відстань між шибками в склопакетах робити не бажано, бо це впливає на конвекційні потоки повітря, які можуть утворюватися в середині склопакета. А це знижає теплоізоляційні характеристики вікон.)

4. Сучасний кухонний посуд має дві-три стінки. У такому посуді їжа залишається досить довгий час гарячою. Поясніть, чому. (Відповідь: сучасні каструлі мають дві–три стінки, між якими міститься прошарок повітря завтовшки до 0,7 мм, а дно інколи до 6 шарів тонкої сталі, товщина якого становить до 5 мм. Повітря, що міститься між стінками каструлі має погану теплопровідність, що дозволяє зберігати довгий час їжу гарячою. Щоб уникнути теплопередачі способом випромінювання такий посуд як правило сріблястий.)

5. Поясніть призначення сковорідок, які мають дерев’яні ручки, підставок під гарячий посуд з деревини. (Відповідь: деревина має погану теплопровідність і не дуже сильно нагрівається. За таку ручку можна взятися просто рукою. Аналогічно дерев’яні підставки під гарячий посуд в результаті поганої теплопровідності не дають нагріватися поверхні столу чи іншим, на які ставлять ці підставки.)

6. Під час заварювання чаю інколи використовують спеціальні ковпаки (грілки) або ляльки. Їх шиють з декількох шарів щільної тканини, між якими прокладають шари вати. Навіщо такі ляльки надівали зверху на заварювальний чайник? (Відповідь: між шарами повітря такої чайної грілки є повітря, яке має погану теплопровідність. Накриваючи чайник для заварювання грілкою, довше зберігають температуру води, що приводить до кращого розкриття чайного листа і як наслідок покращення аромату чаю.)

7. Поясніть, чому термос і сумка-холодильник, що є серед кухонного приладдя у кожної сучасної господині, зберігають тепло чи холод. (Відповідь: щоб помішати тілу нагріватися чи охолоджуватися, необхідно зменшити теплопередачу. При цьому прагнуть зробити так, щоб енергія не передавалася жодним з трьох способів теплопередачі: конвекцією, теплопровідністю, випромінюванням. Термос складається із двох посудин, повітря між якими відкачали. Теплопровідність вакууму мала, тому він погано проводить тепло. Внутрішня поверхня стінок укрита дзеркальним шаром, який відбиває теплове випромінювання. Пробка заважає конвекції. Щоб зберегти воду, їжу або вберегти лід або морозиво від танення, користуються сумкою-холодильником або ящиком-термосом, де замість вакууму використовуються пористі речовини, що мають погану теплопровідність.)

8. Досить часто в арсеналі господині на кухні є термометр для вимірювання температури рідини. Для чого він може знадобитися? Охарактеризуйте його. (Відповідь: рідинний термометр може знадобитися для вимірювання температури деяких рідин при приготуванні страв.)

Характеристика рідинного термометра як фізичного приладу

1. Призначення. Призначений для вимірювання температури тіл (твердих, рідких, газоподібних).

2. Будова. Рідинний термометр складається з резервуара, наповненого рідиною, довгої тонкої трубки, в яку виступає стовпчик цієї рідини, та шкали.

3. Принцип дії. Ґрунтується на розширенні рідини під час нагрівання (найпоширеніші рідини — спирт, ртуть).

4. Сфера застосування. Побут (вимірювання температури повітря, побутова техніка — у прасці, пральній машині, холодильнику та ін.), медицина, промисловість.

5. Переваги: рідинні термометри мають високу точність, низьку вартість і прості в експлуатації.

Недоліками: покази таких термометрів важко прочитати, не має можливості автоматично записати покази, передати їх на відстань, не можна ремонтувати.

ІІ. Готуємо сніданок

Учитель пропонує розглянути фізичні процеси та явища, які можна спостерігати під час приготування сніданку. Отже, на сніданок — омлет, овочі на пару, чай.

Запитання до учнів 12, 13

1. Для приготування омлету ми можемо скористатися сковородою з чавуну та алюмінію однакового розміру. Якою краще, на вашу думку, скористатися? (Відповідь: за однакового розміру маса чавунної сковорідки буде більшою, ніж алюмінієвої (густина чавуну більша густини алюмінію). До того ж теплопровідність алюмінію май же вдвічі більша, ніж чавуну. Алюмінієва сковорода швидше нагрівається й швидше віддає тепло; їжа на ній частіше підгоряє. Чавунна сковорода прогрівається не так швидко і більш рівномірно. Тому перевагу слід віддати саме чавунній сковороді.)

2. На гарнір приготуємо овочі, скориставшись ярусною пароваркою. Розглянемо її будову. Сучасна ярусна електрична пароварка має зручну і гігієнічну конструкцію. У підставі пароварки міститься резервуар для води з нагрівальним елементом, на поверхні якого й утворюється пара. Зверху на резервуар ярусами встановлюються парові кошики — ємності з перфорованим дном, в які поміщаються продукти. Ємностей може бути кілька (зазвичай дві-три), верхня накривається кришкою. Поясніть, чому резервуар для води встановлюється на дні пароварки. (Відповідь: пара, що утворюється під час кипіння води, піднімається вгору внаслідок конвенції, нагріваючи їжу.)

3. Готуємо чай.

Запитання до учнів 14, 15

1) Закип’ятимо воду, заваримо чай у спеціальному заварювальному чайнику. Яким чайником слід скористатися: чорним чи білим (чайники однакові, зроблені з однакового матеріалу), щоб заварка якомога довше залишалася гарячою? (Відповідь: тіла з темною (чорною) поверхнею краще поглинають енергію, але й швидше віддають, ніж тіла зі світлою (білою) поверхнею. Тому слід скористатися білим чайником.)

Перевіримо це дослідним шляхом. Візьмемо дві однакові склянки білого й чорного кольору (можна взяти дві однакові склянки й обклеїти їх зовні папером білого та чорного кольору). За допомогою пластиліну на однаковому рівні прикріпимо до склянок невелику кнопку. Всередину склянок помістимо однакові свічки невеликого розміру та запалимо їх. Будемо спостерігати, що на чорній склянці пластилін нагріється швидше і кнопка упаде першою.

2) Що відбувається під час взаємодії гарячої води, налитої в чашку, та ложки, зануреної в неї? (Відповідь: відбувається процес передачі тепла від гарячої води тілам з меншою температурою — ложці та чашці. Цей процес триває до тих пір, доки їх температури не зрівняються.)

До того ж ми можемо спостерігати всі види теплопередачі: теплопровідність води, речовин, з яких виготовлено чашку й ложку; конвекційні потоки водяної пари, які піднімаються над чашкою; випромінювання тепла чашкою з водою.

V. Підбиття підсумків уроку

Метод «Парад розумних думок» 16

Учитель нагадує, що народна мудрість, яка втілюється в приказках, афоризмах тощо, має і фізичне підґрунтя. Пропонує обговорити пораду «мудрого чайника»: «Вчися жити як чайник: усередині кипіти, а на людей не бризкати».

Наприкінці уроку застосовується рефлексія за методом «Дерево знань» (див. додаток 2.6).

VI. Домашнє завдання

1. [2]: § 1–9 — повторити.

2. Ознайомитися зі схемами і таблицями за рубрикою «Підбиття підсумків розділу 1 «Теплові явища». Частина І» (с. 92).

3. Виконати завдання для самоперевірки до розділу 1 «Теплові явища» Частина І. Температура. Внутрішня енергія. Теплопередача», завдання № 1–4, 6, 8 — усно, завдання № 9 — письмово. Серед завдань № 10–12 і 13, 14 вибрати по одному й розв’язати письмово.